（整理）储能材料考试重点总结2

由天下分享时间：2024/9/11 3:34:47 加入收藏我要投稿点赞

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I汤昊老师部分

一、填空题

1、目前绝大多数固体氧化物燃料电池都以6%-10% Y2O3 掺杂的 ZrO2 为固体电解质。 2、磷酸燃料电池是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池。

3、在MCFC中，CO2是必不可少的物质，其在阴极为反应物，在阳极为产物。 4、质子交换膜型燃料电池广泛采用的双极板是石墨板与金属板。

5、法拉第赝电容超级电容器是基于电极表面的活性物质发生的快速可逆氧化还原反应或者法拉第电荷转移反应而产生的法拉第赝电容。

6、金属氧化物在电极/电解液界面产生的法拉第准电容远大于炭材料表面的双电层电容，其容量大概是炭材料电容容量的10-100倍，有很广阔的发展前景。

7、双电层超级电容器容量大小随所选电极材料的有效比表面积的增大而增大。

8、双电层超级电容器是基于电解液中离子和电极表面之间的静电吸引而产生的双电层电容，例如采用碳基材料作为电极材料。

9、导电聚合物是一类重要的电化学电容器的电极材料，导电聚合物电极材料的电容量主要也是由法拉第准电容提供的。

10、固体氧化物燃料电池的电解质为固体氧化物，其在高温下具有传递02- 及分离燃料和氧化剂的作用。

11、质子交换膜型燃料电池是以全氟硫酸型固体聚合物为电解质的燃料电池。 12、目前燃料电池最常用的燃料是氢气。（参燃料电池PPT27页） 13、燃料电池的寿命是指输出电压降至初始值的90%时的运行时间。

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14、电极电势越小，越容易失去电子，越容易氧化，是较强的还原剂。电极电势越大，越容易得到电子，越容易还原，是较强的氧化剂。

15、超电势或电极电势与电流密度之间的关系曲线称为极化曲线，它的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。

16、扩散双电层理论认为，溶液一侧的剩余电荷一部分排在电极表面形成紧密层，其余部分按照玻耳兹曼分布规律分散于表面附近一定距离的液层中，形成分散层。二、简答题

1、第一类导体和第二类导体有什么区别？

区别：载流子的不同。第一类导体载流子为物体内部自由电子或空穴，第二类导体的载流子为正负离子。

*2、电极出现极化现象的原因是什么？根据产生的原因不同，极化主要分为哪几类？当有电流流过电极时，在电极上发生一系列的过程，并以一定的速率进行，而每一步都或多或少地存在阻力（或势垒），要克服这些阻力，相应地各需要一定的推动力，表现在电极电势上就出现这样那样的偏离。根据极化产生的不同原因，通常把极化大致分为三类：浓差极化、电化学极化、电阻极化。

3、为什么不能测出电极的绝对电位？我们平常所用的电极电位是怎么得到的？

电极电位是两类导体界面所形成的相间电位，相间电位中的内电位是无法直接测量的，故无法直接测出电极的绝对电位，我们平常所用的电极电位都是相对电极电位。 4、燃料电池的热力学效率能否大于1？请解释原因。

由热力学知：，对任一电池的热力学效率（最大效率）为：

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因此，燃料电池的热力学效率与其熵变的大小和符号有关，可能会出现效率大于、等于或小于100%的情况。燃料电池的热力学效率有时会大于100%。 *5、与其它能量转换装置比较，燃料电池有哪些主要特点？

高效、污染小、噪声低、负载响应快速、良好的建设与维护特性。 6、燃料电池系统主要由哪几部分组成？

1）电池组，是系统的核心，任务是将化学能转变为电能，2）燃料和氧化剂供给子系统，3）水热管理，4）输出电能调整子系统，包括直流电压的稳定，过载保护和对交流用户的逆变子系统，5）控制子系统。

7、磷酸型燃料电池性能衰退的主要因素是什么？可从哪些方面提高其电池寿命？一般认为燃料电池性能的衰退是由于铂催化剂颗粒的烧结、碳载体的腐蚀及酸涌等现象造成的。可从以下几个方面来提高电池寿命：（1）电池电压不能超过0.8V；(2)应避免操作的瞬间剧烈变化；（3）必须保证向电池提供充足的反应气体。 *8、碱性燃料电池电解质采用循环系统有哪些主要作用？（1）循环的电解质可以为电池提供一个冷却系统；（2）电解质被不断地搅拌和混合

（3）电解质循环就可以使产生的水进入循环，而无需在阳极蒸发；（4）如果电解质与CO2反应过多，可以用新溶液来更换。

9、熔融碳酸盐燃料电池中目前被普遍使用的隔膜基本材料是哪种？其主要作用有哪些？目前被普遍使用的隔膜基本材料为LiAlO2。隔离电池阳极与阴极的电子绝缘体；碳酸盐电解质的载体；CO32-离子运动的通道；浸满熔盐后是气体的不透层。 *10、在SOFC中固体电解质需要具备哪些基本条件？

电解质必须具备以下条件：高的离子电导率和可以忽略的电子电导率；在氧化和还原气

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氛中具有良好的稳定性；能够形成致密的薄膜；足够的机械强度；较低的价格等。 11、在PEMFC中流场的主要作用是什么？试列举至少4种主要流场类型。

流场的作用是引导反应气流动方向，确保反应气均匀分配到电极各处，经扩散层到达催化层参与电化学反应。流场主要有：网状，多孔，平行沟槽，蛇形和交指状等。 12、超级电容器按原理不同可以分为哪几类？其能量存储原理分别是怎样的？

超级电容器器按原理不同可以分为双电层电容及法拉第赝电容。双电层电容原理是由于正负离子在固体电极与电解液之间的表面上分别吸附,造成两固体电极之间的电势差,从而实现能量的存储。赝电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量存储。

*13、属氧化物为电极的超级电容器为何比双电层电容器有更大的电容和更高能量密度？其充放电过程与双电层电容器基本相同，不同的是其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液中离子在电极活性物质中发生氧化还原反应而将电荷储存于电极中。不仅发生在电极表面，而且可深入电极内部，通常有更大的电容和更高的能量密度。 14、与蓄电池相比，超级电容器有哪些优势和劣势？

优点：高功率密度：输出功率密度高达数KW/kg,一般蓄电池的数十倍；极长的充放电循环寿命：循环寿命可达万次以上；非常短的充放电时间：0.1-30s即可完成；温度特性好：工作温度范围宽；节约能源；绿色环保。

缺点：如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；比能量较低。

*15、以导电聚合物为电极材料的超级电容器的电容量主要由哪种方式提供？其作用机理如何？

导电聚合物电极材料的电容量主要也是由法拉第准电容提供的。其作用机理是，通过导电聚合物在充放电过程中的氧化还原反应，在聚合物中发生快速可逆的n型或p型元素掺

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杂和去掺杂氧化还原反应，使聚合物达到很高的储存电荷密度，产生很高的法拉第准电容而实现电能储存。三、论述题

*1、电极过程的一般步骤有哪些？

⑴ 反应物粒子向电极表面附近迁移―――液相传质步骤。 ⑵ 前置表面转化步骤。 ⑶电子转移步骤或电化学步骤。

⑷随后的表面转化步骤或后置的表面转化步骤。

⑸产物粒子自电极表面向溶液内部或向液态电极内部疏散的单元步骤―――液相传质步骤。或是：反应产物生成新相如生成气相、固相沉积层等――――新相生成步骤。 2、什么是电化学？电化学反应有何特点？

电化学是研究第一类导体与第二类导体的界面及界面上所发生的一切变化的科学。电化学反应特点：

a、电化学反应是一种特殊的氧化还原反应。特殊性在于氧化、还原两反应在不同的位置上进行，即在不同的界面上发生的，在空间上是分开的。